EP3597387A1 - Vorrichtung zum mischen von kautschukmischungen mit überwachungssensor für mischwerkzeugstege, verwendung eines sensors zur überwachung eines abstandes zwischen einem mischwerkzeugsteg und der innenwand eines vorrichtungsgehäuses sowie verfahren zur überwachung eines abstandes zwischen einem mischwerkzeugsteg und der innenwand eines vorrichtungsgehäuses - Google Patents

Vorrichtung zum mischen von kautschukmischungen mit überwachungssensor für mischwerkzeugstege, verwendung eines sensors zur überwachung eines abstandes zwischen einem mischwerkzeugsteg und der innenwand eines vorrichtungsgehäuses sowie verfahren zur überwachung eines abstandes zwischen einem mischwerkzeugsteg und der innenwand eines vorrichtungsgehäuses Download PDF

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EP3597387A1
EP3597387A1 EP19179842.0A EP19179842A EP3597387A1 EP 3597387 A1 EP3597387 A1 EP 3597387A1 EP 19179842 A EP19179842 A EP 19179842A EP 3597387 A1 EP3597387 A1 EP 3597387A1
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mixing
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Definitions

  • the invention relates to a device for mixing rubber mixtures, comprising at least one mixing tool with at least one mixing tool web and with a tool axis and at least one device housing with an inner wall.
  • the invention also relates to the use of at least one sensor for monitoring a distance between a mixing tool web or at least one mixing tool web of the at least one mixing tool webs and the inner wall of a device housing as well as a method for monitoring a distance between a mixing tool web or at least one mixing tool web of the at least one mixing tool webs and the inner wall of a device housing.
  • An object on which the invention is based is to provide a device or a method which enables a constant quality of the mixing of a rubber mixture and / or shortens downtimes.
  • WO 2016079783 A1 discloses a "mixer having a pair of rotors arranged with a space therebetween, a housing in which a chamber in which the pair of rotors is arranged, an introduction port for introducing a material to be mixed into the chamber, and a discharge port are configured to discharge the material to be mixed from the chamber, a sensor which is arranged above the pair of rotors and detects a variation in the position or pressure of the material to be mixed, and a control unit which detects a rotation of the pair of rotors based on controls a detection result of the sensor. " (see claim 1).
  • a device according to the invention is therefore preferred as described above, the sensor being suitable for measuring a minimum distance between the mixing tool web or at least one mixing tool web of the at least one mixing tool webs and the inner wall of the device housing of at least 10 cm, preferably at least 5 cm, particularly preferably at least 1 cm, very particularly preferably at least 0.1 cm.
  • Sensors that are suitable for measuring a minimum distance described above are in particular contactless sensors described below, for example ultrasonic sensors or eddy current sensors.
  • the expression “mixing a rubber mixture” also includes extruding a rubber mixture.
  • the device for monitoring at least two or at least four or two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, eleven or twelve sensors a distance between the mixing tool web or comprises at least one mixing tool web, the at least one mixing tool webs and the inner wall of the device housing.
  • a device according to the invention is therefore also preferred, as described above or as described above as preferred, the device additionally comprising a control and / or regulating unit with or without a computing unit, which is designed to exceed a minimum distance between the measured by a sensor To signal mixing tool web or at least one mixing tool web of the at least one mixing tool webs and the inner wall of the device housing, in particular a minimum distance as described above.
  • An advantage of the aspect of the present invention described above is that an even more constant quality of the rubber mixture produced is ensured can, if the corresponding distance of the one or at least one mixing tool web of the last mixing tool in front of the ejection opening of a device according to the invention is monitored by a sensor described above or below.
  • the last mixing tool before the ejection opening of a device according to the invention is the mixing tool, the tool axis of which is at the smallest distance from the geometric center of the ejection opening of the device. If several tool axes of different mixing tools are at the same distance from the geometric center of the ejection opening of the device, then all of these mixing tools are the last mixing tools before the ejection opening of a device according to the invention.
  • the last mixing tool web which lies in the mixing direction or in the extrusion direction before the ejection opening of a device according to the invention, is the mixing tool web, the geometric center of which is the smallest distance from the geometric center of the ejection opening of the device. If several geometric center points of different mixing tool webs are at the same distance from the geometric center of the ejection opening of the device, then all of these mixing tool webs in the context of the present invention are the last mixing tool webs, which are in the mixing direction or in the extrusion direction before the ejection opening of an inventive device.
  • the mixing direction is preferably from the insertion opening to the ejection opening.
  • a device as described above or as described above as preferred is preferred, the device being a gear pump with at least one mixing tooth of a gear, an extruder with at least one screw land of an extruder screw or a mixer with at least one rotor land of a rotor, preferably an extruder with at least one screw flight of an extruder screw or a mixer with at least one rotor flight of a rotor, particularly preferably an extruder with at least one screw flight of an extruder screw.
  • monitoring the rotor webs of the mixer housing is particularly important, since this is where the final mixing, in particular mixing with the vulcanization chemicals, takes place, and inadequate mixing of the material components of the rubber mixture has a particularly disadvantageous effect on the quality of the resulting rubber mixture.
  • the monitoring of the distance between the screw webs and the extruder barrel is particularly important, since if the distance described above is too great, not only can the quality of the rubber mixture suffer, but in particular the temperature control is also lost. The latter is due to the fact that the temperature of the rubber mixture is determined by the shear forces occurring in an extruder between the mixture components.
  • the quality of the extrudate of an extruder as an example of a device according to the invention is therefore improved to a particularly high degree on account of this particularly advantageous effect of the present invention.
  • a particular advantage of the sensors described above or below in the case of extruders according to the invention in combination with the aspect described above for the last mixing tool web as described above is that, under realistic production conditions in an extruder, the last screw webs on the screw head of the extruder screw surprisingly wear out particularly quickly and thus Decommissioning is particularly common.
  • the extruder screw does not rotate around the ideal axis of rotation, but rather the rotation of the extruder screw is conical, since the screw is clamped at one end at the filler opening of the extruder and at the other end, i.e. at the Screw head, is not clamped and can therefore reject the ideal axis of rotation.
  • the one sensor for monitoring a distance between the mixing tool web or at least one mixing tool web of the at least one mixing tool webs and the inner wall of the device housing is a non-contact sensor, preferably an ultrasonic sensor or an eddy current sensor ,
  • An advantage of the aspect of the present invention described above is that non-contact sensors such as ultrasonic sensors or eddy current sensors can achieve the above object of the present invention without adversely affecting the rubber mixture or the mixing process or the extrusion.
  • ultrasonic sensors and eddy current sensors have the advantages that they can be installed particularly easily in a device according to the invention, for example by means of additional holes in the device housing, and that they are sufficiently precise to achieve the object of the present invention described above.
  • the one device housing comprising four sensors for monitoring a distance between the mixing tool web or at least one mixing tool web of the at least one mixing tool webs and the inner wall of the device housing, the four sensors preferably about the tool axis , particularly preferably rotationally symmetrical, and / or one of the four sensors each has a measuring direction rotated by 90 ° in comparison to its neighboring sensors.
  • the device according to the invention is an extruder or a mixer, particularly preferably an extruder.
  • An advantage of the aspect of the present invention described above is that several distances in the same to the axis of rotation vertical plane or in different planes vertical to the axis of rotation can be examined.
  • the axis of rotation mentioned here is the ideal axis of rotation of the tool axis, as also in the Figure 1 is shown.
  • a plane vertical to the axis of rotation is a plane in which each normal vector of the vertical plane, i.e. regardless of where in the vertical plane the normal vector is, runs parallel to the tool axis.
  • a device as described above or as described above as preferred is preferred, a normal vector of a surface of a mixing tool web of the mixing tool spanning an angle ⁇ in the range from 10 ° to 30 ° with the tool axis of the mixing tool.
  • a device as described above or as described above as preferred is particularly preferred, the normal vector spanning an angle ⁇ in the range from 10 ° to 30 ° to the tool axis of the mixing tool at the geometric center of one surface or both surfaces of the one mixing tool web of the mixing tool.
  • the aspects described above preferably apply to an angle ⁇ of the normal vector of the mixing tool if the device according to the invention is an extruder or a mixer.
  • a surface of a mixing tool web of the mixing tool is the main surface of the mixing tool web, which moves the rubber mixture in the mixing or extrusion direction.
  • a device as described above or as described above as preferred is preferred, wherein the measurement axes of the four sensors are each arranged perpendicular to the tool axis and are successively shifted by at least 1 cm compared to the respectively adjacent sensor, ie the four measurement axes of the four sensors lie in four different planes vertical to the axis of rotation and the four different planes vertical to the axis of rotation are each shifted at least 1 cm from the adjacent vertical plane. They are preferably at least around 5 cm shifted, particularly preferably by at least 10 cm, very particularly preferably by at least 20 cm.
  • the aspects described above for the measurement axes in the different vertical planes preferably apply if the device according to the invention is an extruder or a mixer.
  • the advantage here is that the offset mixing tools of mixers and extruders can be measured more efficiently with a small number of four sensors.
  • An advantage of the aspect of the present invention described above is that an even more constant quality of the rubber mixture produced can be ensured if the corresponding distance of the one or at least one screw web in front of the screw head of a device according to the invention is monitored by a sensor described above or below.
  • the invention also relates to the use of at least one sensor for monitoring a distance between a mixing tool web or at least one mixing tool web of the at least one mixing tool webs and the inner wall of a device housing, the one or at least one sensor being a sensor described above or a sensor described above as being preferred Device is.
  • a method as described above or as described above as preferred is preferred, additionally comprising the following step: D) Outputting a signal if the distance measured in step C) exceeds a minimum distance, in particular if the distance measured in step C) exceeds one of the minimum distances as described above.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a cross-sectional view of a device 1 according to the invention for mixing rubber mixtures in a first embodiment, the cross-sectional plane running parallel to the screw axis 4 of the device 1 according to the invention.
  • the device 1 according to the invention which in Figure 1 is shown schematically, is an extruder 1.
  • the extruder 1 has an extruder cylinder 5 as a device housing and an extruder screw 2 as a mixing tool.
  • the extruder barrel 5 has an inner wall 6, an ejection opening 18 for shaping the mixed and extruded extrudate and an insertion opening 19 for feeding the extruder 1.
  • the extruder screw 2 has a screw head 10, which represents the free end of the extruder screw 2, and a clamped end 14.
  • the extruder screw 2 has a tip 11 of the screw head 10 and three screw webs 3, the one screw web 3, which is located closest to the screw head 10, representing the last screw web 9 of the extruder screw 2. Since the in Figure 1 shown extruder 1 is a single-screw extruder, the one extruder screw 2 is also the last extruder screw 8.
  • the screw axis of the extruder screw 2 ideally rotates exactly about the axis of rotation 4 and thus forms an ideal screw axis 4.
  • the extruder screw 2 can only be held in position in its clamped end 14, it happens that the tip 11 of the screw head 10 does not lies in the illustrated axis of rotation 4 and the rotational movement of the extruder screw 2 around the axis of rotation 4 follows a cone-like path, the tip of the cone of the cone-like path being at the clamped end 14 of the extruder screw 2 and the tip 11 of the screw head 10 the circumference of the circular base of the Kegels follows the cone-like path.
  • This arrangement of the sensors 7 is advantageously such that the measuring axis 13 of a sensor 7 is perpendicular to the axis of rotation 4 of the extruder screw 2 as in FIG Figure 1 shown runs.
  • the arrangement of the sensors 7 should advantageously take place in such a way that the respective measuring axes 13 in different planes vertical to the axis of rotation 4 as in FIG Figure 1 shown to measure the distance 12 between the last screw web 9 and the inner wall 6 at different locations of the last screw web 9.
  • the distance between the different vertical planes, in which the respective measuring axes 13 of the sensors 7 lie depends on the one hand on the diameter of the main surface 15 of the screw webs 3 and on the other hand on the angle ⁇ 17, which is defined by the normal vector 16 and the main surface 15 , The larger the diameter of the main surface 15 and the larger the angle ⁇ , the greater the distance between the vertical planes in which the measuring axes 13 of the sensors 7 are located.
  • the schematically represented Figure 1 until clearly recognizable what effect it has on the mixing and extrusion processes within the extruder barrel 5 when the distance 12 becomes larger.
  • the main tasks of the extrusion screw 2 is it is to convey a rubber mixture from the insertion opening 19 to the ejection opening 18 and to mix the rubber mixture on the one hand and on the other hand to bring it to a desired temperature.
  • the material flow of the rubber mixture should always take place in the extrusion direction 20 to the ejection opening 18. If the distance 12 between one of the screw webs 3 and the inner wall 6 now increases, then at this point, i.e. between one of the screw webs 3 and the inner wall 6, a slowed material flow or even a backflow of the rubber mixture in the opposite direction, ie from the Ejection opening 18 away, arise.
  • a large distance 12 can result in part of the rubber mixture remaining inadvertently between the last screw web 9 or another screw web 3.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cross-sectional view of a device 1 according to the invention for mixing rubber mixtures in a further embodiment, the cross-sectional plane according to FIG Figure 1 plane AA is shown and thus runs perpendicular to the screw axis.
  • the device 1 according to the invention which in Figure 1 is shown schematically, is an extruder 1.
  • the extruder 1 has an extruder cylinder 5 with an inner wall 6 as the device housing and an extruder screw 2 as a mixing tool with an axis of rotation 4.
  • the extruder screw 2 also has a last screw web 9.
  • a sensor 7 is arranged through the extruder cylinder 5, the measuring axis 13 of which runs through the axis of rotation 4 and perpendicular to the axis of rotation 4.
  • the in Figure 2 schematically represented sensor 7 measures the distance 12 between the sensor 7 and the last screw webs 9.
  • the sensor 7 is a contactless sensor 7 and is advantageously installed flush with the inner wall 6 in the extruder barrel 5.

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Abstract

Vorrichtung zum Mischen von Kautschukmischungen, umfassend mindestens ein Mischwerkzeug (2) mit mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) und mit einer Werkzeugachse (4) und einem Vorrichtungsgehäuse (5) mit Innenwand (6), wobei das Vorrichtungsgehäuse (5) mindestens einen Sensor (7) zur Überwachung des Abstandes (12) zwischen dem einen Mischwerkzeugsteg (3) oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) der mindestens einen Mischwerkzeugstege (3) und der Innenwand (6) des Vorrichtungsgehäuses (5) umfasst. Offenbart wird zudem sowohl die Verwendung mindestens eines Sensors zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses als auch ein entsprechendes Verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Kautschukmischungen, umfassend mindestens ein Mischwerkzeug mit mindestens einem Mischwerkzeugsteg und mit einer Werkzeugachse und mindestens ein Vorrichtungsgehäuse mit Innenwand. Die Erfindung betrifft zudem sowohl die Verwendung mindestens eines Sensors zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand eines Vorrichtungsgehäuses als auch ein Verfahren zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand eines Vorrichtungsgehäuses.
  • In der kautschukverarbeitenden Industrie werden verschiedene Anforderungen an die Hersteller gestellt. Zwei besonders wichtige Anforderungen sind hierbei eine ausreichende Qualität des hergestellten Gummis in dem jeweiligen Gummiartikel und eine ausreichende Produktionsgeschwindigkeit der Gummiartikel. Häufig wird jedoch beobachtet, dass die Qualität des Gummis mit der zunehmenden Abnutzung des Herstellungsequipment abnimmt. Dies führt dazu, dass durch die zunehmende Abnutzung einer entsprechenden Herstellungsanlage häufiger stillgelegt werden muss, um den Ursprung der verschlechterten Qualität des Gummis feststellen zu können. Ein frühes Erkennen des Ursprungs ist daher von besonderer Bedeutung.
  • Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, eine Vorrichtung oder ein Verfahren bereitzustellen, die bzw. das eine konstante Qualität der Vermischung einer Kautschukmischung ermöglicht und/oder Stillstandzeiten verkürzt.
    • Im Stand der Technik ist bekannt:
  • WO 2016079783 A1 offenbart einen "Mischer mit einem Paar von Rotoren, die mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, einem Gehäuse, in dem eine Kammer, in welcher das Paar von Rotoren angeordnet ist, ein Einführanschluss zum Einführen eines zu mischenden Materials in die Kammer, und ein Austraganschluss zum Austragen des zu mischenden Materials aus der Kammer ausgebildet sind, einem Sensor, der über dem Paar von Rotoren angeordnet ist und eine Variation der Position oder des Drucks des zu mischenden Materials erfasst, und einer Steuereinheit, die eine Rotation des Paars von Rotoren basierend auf einem Erfassungsergebnis des Sensors steuert." (s. Anspruch 1).
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Mischen von Kautschukmischungen, umfassend
    • mindestens ein Mischwerkzeug mit mindestens einem Mischwerkzeugsteg und mit einer Werkzeugachse
    und
    • mindestens ein Vorrichtungsgehäuse mit Innenwand,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das eine Vorrichtungsgehäuse mindestens einen Sensor zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses umfasst.
  • Für eine ausreichend gute Qualität des hergestellten Gummis muss eine homogene Vermischung der Kautschukmischung im Mischer und/oder im Extruder gewährleistet werden. Ohne eine entsprechende homogene Vermischung kann es innerhalb der extrudierten oder gemischten Kautschukmischung zu Stellen mit verschiedener Materialzusammensetzungen kommen, wobei beispielsweise aufgrund der inhomogenen Vermischung an einer Stelle zu viel und einer anderen Stelle zu wenig eines bestimmten Bestandteils der Materialzusammensetzung vorliegt. Überraschenderweise wurde in eigenen Untersuchungen festgestellt, dass in homogene Vermischung besonders häufig dann auftreten, wenn der Abstand zwischen den Mischwerkzeugstegen und dem Vorrichtungsgehäuse einer erfindungsmäßen Vorrichtung einen gewissen Mindestabstand überschreiten. Bei Überschreiten dieses Mindestabstandes kann es nämlich vorkommen, dass ein Teil der Kautschukmischung zwischen dem Vorrichtungsgehäuse eines Mischers oder eines Extruders und dem jeweiligen Mischwerkzeug, wie beispielsweise einem Rotor oder eine Extruderschnecke, vorbeigeschoben wird, ohne dass der entsprechende Teil der Kautschukmischung dabei ausreichend gemischt wird. Es ist daher von übergeordneter Bedeutung den aufgrund der Abnutzung größer werdenden Abstand zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses zu messen und bevorzugt ausreichend genau zu messen.
  • Bevorzugt ist daher eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben, wobei der Sensor dazu geeignet ist, einen Mindestabstand zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses von mindestens 10 cm zu messen, bevorzugt mindestens 5 cm, besonders bevorzugt mindestens 1 cm, ganz besonders bevorzugt mindestens 0,1 cm. Sensoren, die dazu geeignet sind einen vorstehend beschriebenen Mindestabstand zu messen, sind insbesondere nachstehend beschriebene berührungslose Sensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren oder Wirbelstromsensoren.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck "Mischen einer Kautschukmischung" auch Extrudieren einer Kautschukmischung.
  • Bevorzugt ist daher auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung mindestens zwei oder mindestens vier oder zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, elf oder zwölf Sensoren zur Überwachung eines Abstandes zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses umfasst.
  • Bevorzugt ist daher auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Steuer- und/oder Regeleinheit mit oder ohne einer Recheneinheit umfasst, welche dazu ausgelegt ist, das Überschreiten eines von einem Sensor gemessenen Mindestabstandes zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses zu signalisieren, insbesondere eines Mindestabstandes wie vorstehend beschrieben.
  • Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der eine Mischwerkzeugsteg des einen Mischwerkzeuges
    • ein Mischwerkzeugsteg des einen oder eines letzten Mischwerkzeugs vor der Auswurföffnung einer erfindungsmäßen Vorrichtung
    oder
    • der letzte Mischwerkzeugsteg vor der Auswurföffnung einer erfindungsmäßen Vorrichtung
    ist, bevorzugt ist der eine Mischwerkzeugsteg des einen Mischwerkzeuges der letzte Mischwerkzeugsteg des letzten Mischwerkzeugs oder der letzten Mischwerkzeuge der mindestens einen Mischwerkzeugs vor der Auswurföffnung einer erfindungsmäßen Vorrichtung.
  • Im Rahmen eigener Untersuchungen wurde festgestellt, dass insbesondere bei einer Verkürzung der Mischwerkzeugsteg des letzten Mischwerkzeugs vor der Auswurföffnung eines Mischers oder eines Extruders Qualitätsprobleme aufgrund unzureichender Vermischung auftreten. Dies führt demzufolge auch zu besonders häufigen und unerwünschten Stilllegungen.
  • Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass eine noch konstantere Qualität der hergestellten Kautschukmischung gewährleistet werden kann, wenn der entsprechende Abstand des einen oder des mindestens einen Mischwerkzeugstegs des letzten Mischwerkzeugs vor der Auswurföffnung einer erfindungsmäßen Vorrichtung durch einen vorstehend oder nachstehend beschriebenen Sensor überwacht wird.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das letzte Mischwerkzeug vor der Auswurföffnung einer erfindungsmäßen Vorrichtung das Mischwerkzeug, dessen Werkzeugachse den geringsten Abstand zum geometrischen Mittelpunkt der Auswurföffnung der Vorrichtung aufweist. Weisen mehrere Werkzeugachse verschiedener Mischwerkzeuge den gleichen Abstand zum geometrischen Mittelpunkt der Auswurföffnung der Vorrichtung auf, so sind sämtliche dieser Mischwerkzeuge im Rahmen der vorliegenden Erfindung die letzte Mischwerkzeuge vor der Auswurföffnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der letzte Mischwerkzeugsteg, welcher in Mischrichtung oder in Extrusionsrichtung vor der Auswurföffnung einer erfindungsmäßen Vorrichtung liegt, der Mischwerkzeugsteg, dessen geometrischer Mittelpunkt den geringsten Abstand zum geometrischen Mittelpunkt der Auswurföffnung der Vorrichtung aufweist. Weisen mehrere geometrische Mittelpunkte verschiedener Mischwerkzeugstege den gleichen Abstand zum geometrischen Mittelpunkt der Auswurföffnung der Vorrichtung auf, so sind sämtliche dieser Mischwerkzeugstege im Rahmen der vorliegenden Erfindung die letzten Mischwerkzeugstege, welcher in Mischrichtung oder in Extrusionsrichtung vor der Auswurföffnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Mischrichtung bevorzugt von der Einwurföffnung zu der Auswurföffnung.
  • Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung eine Zahnrad-Pumpe mit mindestens einem Mischzahn eines Zahnrads, ein Extruder mit mindestens einem Schneckensteg einer Extruderschnecke oder ein Mischer mit mindestens einem Rotorsteg eines Rotors ist, bevorzugt ein Extruder mit mindestens einem Schneckensteg einer Extruderschnecke oder ein Mischer mit mindestens einem Rotorsteg eines Rotors, besonders bevorzugt ein Extruder mit mindestens einem Schneckensteg einer Extruderschnecke.
  • Falls die erfindungsmäße Vorrichtung ein Mischer, insbesondere ein Ein-Kammer-Mischer, ist, ist
    das eine Mischwerkzeug oder das mindestens eine Mischwerkzeug
    • ein Rotor mit mindestens einem Rotorsteg und mit einer Rotorachse
    und das mindestens eine Vorrichtungsgehäuse
    • ein Mischergehäuse.
  • Falls die erfindungsmäße Vorrichtung ein Tandemmischer ist,
    ist das eine Mischwerkzeug oder das mindestens eine Mischwerkzeug
    • ein Rotor mit mindestens einem Rotorsteg und mit einer Rotorachse
    und umfasst das mindestens eine Vorrichtungsgehäuse
    • ein Obermischergehäuse und ein Untermischergehäuse
    und die letzten Rotoren in Mischrichtung vor der Auswurföffnung des Untermischergehäuses des Tandemmischers sind
    • die Rotoren des Untermischergehäuses
    und die letzten Rotorstege
    • die Rotorstege der Rotoren des Untermischergehäuses.
  • Bei Tandemmischer ist das Überwachen der Rotorstege des Untermischergehäuses besonders wichtig, da hier das finale Mischen, insbesondere das Mischen mit den Vulkanisationschemikalien, stattfindet und sich somit eine unzureichende Vermischung der Materialbestandteile der Kautschukmischung besonders nachteilig auf die Qualität der resultierenden Kautschukmischung auswirkt.
  • Falls die erfindungsmäße Vorrichtung ein Extruder ist, ist
    die erfindungsgemäße Vorrichtung
    • eine Vorrichtung zum Extrudieren einer Kautschukmischung
    und das eine Mischwerkzeug oder das mindestens eine Mischwerkzeug
    • eine Schnecke mit mindestens einem Schneckensteg und mit einer Schneckenachse und das mindestens eine Vorrichtungsgehäuse
    • ein Extruderzylinder.
  • Bei Extrudern ist die Überwachung des Abstandes zwischen den Schneckenstegen und dem Extruderzylinder besonders wichtig, da bei einem zu großen vorstehend beschriebenen Abstand nicht nur die Qualität der Kautschukmischung leiden kann, sondern insbesondere auch die Temperaturkontrolle verloren geht. Letzteres liegt daran, dass die Temperatur der Kautschukmischung durch die in einem Extruder auftretenden Scherkräfte zwischen den Mischungsbestandteilen bestimmt wird. Die Qualität des Extrudats eines Extruders als Beispiel einer erfindungsmäßen Vorrichtung wird daher aufgrund dieses besonders vorteilhaften Effektes der vorliegenden Erfindung in besonders hohem Maße verbessert.
  • Ein besonderer Vorteil der vor- oder nachstehend beschriebenen Sensoren bei erfindungsgemäßen Extrudern in Kombination mit dem vorstehend beschriebenen Aspekt zum letzten Mischwerkzeugsteg wie vorstehend beschrieben ist, dass unter realistischen Produktionsbedingungen in einem Extruder die letzten Schneckenstege an dem Schneckenkopf der Extruderschnecke überraschenderweise besonders schnell abnutzen und es somit besonders häufig zu Stilllegungen kommt. Im Rahmen eigener Untersuchungen wurde ermittelt, dass unter realistischen Produktionsbedingungen die Extruderschnecke nicht eine Rotation um die ideale Drehachse ausführt, sondern die Rotation der Extruderschnecke kegelartig ist, da die Schnecke an einem Ende bei der Einfüllöffnung des Extruders eingespannt ist und am anderen Ende, also am Schneckenkopfes, nicht eingespannt ist und somit von der idealen Drehachse abweisen kann.
  • Falls die erfindungsmäße Vorrichtung eine Zahnrad-Pumpe ist,
    ist das eine Mischwerkzeug oder das mindestens eine Mischwerkzeug
    • ein Zahnrad mit mindestens einem Zahnradsteg und mit einer Zahnradachse
    und umfasst das mindestens eine Vorrichtungsgehäuse
    • ein Pumpengehäuse.
  • Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der eine Sensor zur Überwachung eines Abstandes zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses ein berührungsloser Sensor ist, bevorzugt ein Ultraschallsensor oder ein Wirbelstromsensor ist.
  • Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass berührungsloser Sensoren wie Ultraschallsensoren oder Wirbelstromsensoren die vorstehende Aufgabe der vorliegenden Erfindung lösen können, ohne die Kautschukmischung oder den Mischvorgang oder das Extrudieren negativ zu beeinflussen. Ultraschallsensoren und Wirbelstromsensoren haben dazu die Vorteile, dass sie besonders einfach in eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingebaut werden können, beispielsweise durch eine zusätzliche Bohrungen in das Vorrichtungsgehäuse, und dass sie ausreichend genau sind, um die vorstehend beschriebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen.
  • Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei das eine Vorrichtungsgehäuse vier Sensoren zur Überwachung eines Abstandes zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses umfasst, wobei bevorzugt die vier Sensoren um die Werkzeugachse, besonders bevorzugt rotationssymmetrisch, angeordnet sind und/oder einer der vier Sensoren jeweils eine im Vergleich zu seinen benachbarten Sensoren um 90° gedrehte Messrichtung aufweist. Bevorzugt gilt dies, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Extruder oder ein Mischer ist, besonders bevorzugt ein Extruder ist.
  • Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass mehrere Abstände in derselben zur Drehachse vertikalen Ebene oder in unterschiedlichen zur Drehachse vertikalen Ebenen untersucht werden können. Die genannte Drehachse ist hierbei die ideale Drehachse der Werkzeugachse, wie sie auch in der Figur 1 dargestellt ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine zur Drehachse vertikale Ebene eine Ebene, in der jeder Normalvektor der vertikalen Ebene, d.h. unabhängig an welcher Stelle in der vertikalen Ebene sich der Normalvektor sich befindet, parallel zur Werkzeugachse verläuft.
  • Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei ein Normalvektor einer Fläche eines Mischwerkzeugstegs des Mischwerkzeuges einen Winkel ß im Bereich von 10° bis 30° mit der Werkzeugachse des Mischwerkzeuges aufspannt. Besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei der Normalvektor am geometrischen Mittelpunkt einer Fläche oder beider Flächen des einen Mischwerkzeugstegs des Mischwerkzeuges einen Winkel ß im Bereich von 10° bis 30° mit der Werkzeugachse des Mischwerkzeuges aufspannt.
    Bevorzugt gelten die vorstehend beschriebenen Aspekte zu einem Winkel ß des Normalvektors des Mischwerkzeuges, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Extruder oder ein Mischer ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine Fläche eines Mischwerkzeugstegs des Mischwerkzeuges die Hauptfläche des Mischwerkzeugstegs, welche die Kautschukmischung in Misch- oder Extrusionsrichtung bewegt.
  • Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Messachsen der vier Sensoren jeweils senkrecht zur Werkzeugachse angeordnet sind und im Vergleich zu dem jeweils benachbarten Sensor sukzessiv um mindestens 1 cm verschoben sind, d.h. dass die vier Messachsen der vier Sensoren in vier unterschiedlichen zur Drehachse vertikalen Ebenen liegen und die vier unterschiedlichen zur Drehachse vertikalen Ebenen jeweils mindestens 1 cm zur benachbarten vertikalen Ebene verschoben sind. Bevorzugt sind sie mindestens um 5 cm verschoben, besonders bevorzugt um mindestens 10 cm, ganz besonders bevorzugt um mindestens 20 cm.
    Bevorzugt gelten die vorstehend beschriebenen Aspekte zu den Messachsen in den verschiedenen vertikalen Ebenen, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Extruder oder ein Mischer ist.
    Vorteilhaft ist hierbei, dass die versetzten Mischwerkzeuge von Mischern und Extrudern effizienter mit einer kleinen Anzahl von vier Sensoren gemessen werden können.
  • Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung ein Extruder mit mindestens einem Schneckensteg einer Extruderschnecke ist, wobei der eine Sensor oder einer der mindestens einen Sensoren oder die vier Sensoren oder sämtliche der mindestens einen Sensoren
    • am Schneckenkopf der Extruderschnecke angeordnet sind und/oder
    • höchstens 50 cm von der Spitze des Schneckenkopfes entfernt angeordnet ist, bevorzugt höchstens 20 cm und bevorzugt mindestens 5 cm.
  • Im Rahmen eigener Untersuchungen wurde festgestellt, dass insbesondere bei einer Verkürzung eines Schneckensteges der Extruder vor dem Schneckenkopf einer erfindungsmäßen Vorrichtung Qualitätsprobleme aufgrund unzureichender Vermischung auftreten. Dies führt demzufolge auch zu besonders häufigen und unerwünschten Stilllegungen des Extruders.
  • Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass eine noch konstantere Qualität der hergestellten Kautschukmischung gewährleistet werden kann, wenn der entsprechende Abstand des einen oder des mindestens einen Schneckensteges vor dem Schneckenkopf einer erfindungsmäßen Vorrichtung durch einen vorstehend oder nachstehend beschriebenen Sensor überwacht wird.
  • In besonders hohem Maße bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben, umfassend:
    • mindestens ein Mischwerkzeug mit mindestens einem Mischwerkzeugsteg und mit einer Werkzeugachse
    und
    • mindestens ein Vorrichtungsgehäuse mit Innenwand,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das eine Vorrichtungsgehäuse mindestens vier Sensoren zur Überwachung eines Abstandes zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses umfasst,
    wobei
    • die Vorrichtung eine Zahnrad-Pumpe mit mindestens einem Mischzahn eines Zahnrads ist,
    • die vier Sensoren Wirbelstromsensoren sind,
    • die vier Sensoren um die Zahnradachse der Zahnrad-Pumpe angeordnet sind und einer der vier Sensoren jeweils eine im Vergleich zu seinen benachbarten Sensoren um 90° gedrehte Messrichtung aufweist
    und
    • die Messachsen der vier Sensoren jeweils senkrecht zur Zahnradachse der Zahnrad-Pumpe angeordnet sind.
  • In besonders hohem Maße bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben, umfassend:
    • mindestens ein Mischwerkzeug mit mindestens einem Mischwerkzeugsteg und mit einer Werkzeugachse
    und
    • mindestens ein Vorrichtungsgehäuse mit Innenwand,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das eine Vorrichtungsgehäuse mindestens vier Sensoren zur Überwachung eines Abstandes zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses umfasst,
    wobei
    • die Vorrichtung ein Extruder mit mindestens einem Schneckensteg einer Extruderschnecke ist,
    • die vier Sensoren Wirbelstromsensoren sind,
    • die vier Sensoren um die Schneckenachse angeordnet sind und einer der vier Sensoren jeweils eine im Vergleich zu seinen benachbarten Sensoren um 90° gedrehte Messrichtung aufweist,
    • die Messachsen der vier Sensoren jeweils senkrecht zur Schneckenachse angeordnet sind und im Vergleich zu dem jeweils benachbarten Sensor sukzessiv um mindestens 1 cm verschoben sind,
    • ein Normalvektor einer Fläche eines Schneckenstegs der Extruderschnecke einen Winkel ß im Bereich von 10° bis 30° mit der Schneckenachse der Extruderschnecke aufspannt
    und
    • die vier Sensoren 50 cm bis 5 cm von der Spitze des Schneckenkopfes entfernt angeordnet sind.
  • In besonders hohem Maße bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben, umfassend:
    • mindestens ein Mischwerkzeug mit mindestens einem Mischwerkzeugsteg und mit einer Werkzeugachse
    und
    • mindestens ein Vorrichtungsgehäuse mit Innenwand,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das eine Vorrichtungsgehäuse mindestens vier Sensoren zur Überwachung eines Abstandes zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses umfasst,
    wobei
    • die Vorrichtung ein Mischer mit mindestens einem Rotorsteg eines Rotors ist,
    • die vier Sensoren Wirbelstromsensoren sind,
    • die vier Sensoren um die Rotorachse angeordnet sind und einer der vier Sensoren jeweils eine im Vergleich zu seinen benachbarten Sensoren um 90° gedrehte Messrichtung aufweist,
    • die Messachsen der vier Sensoren jeweils senkrecht zur Rotorachse angeordnet sind und im Vergleich zu dem jeweils benachbarten Sensor sukzessiv um mindestens 1 cm verschoben sind
    und
    • ein Normalvektor einer Fläche eines Rotorstegs des Rotors einen Winkel ß im Bereich von 10° bis 30° mit der Rotorachse des Rotors aufspannt.
  • Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen von Kautschukmischungen gelten auch für sämtliche Aspekte einer nachstehend beschriebenen Verwendung und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Verwendungen gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung mindestens eines Sensors zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand eines Vorrichtungsgehäuses, wobei der eine oder der mindestens eine Sensor ein vorstehend beschriebener Sensor oder ein Sensor einer vorstehend als bevorzugt beschriebenen Vorrichtung ist.
  • Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte
    • einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen von Kautschukmischungen
    und
    • einer erfindungsgemäßen Verwendung mindestens eines Sensors zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand eines Vorrichtungsgehäuses
    gelten auch für sämtliche Aspekte eines nachstehend beschriebenen Verfahren zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand eines Vorrichtungsgehäuses und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Verfahren gelten entsprechend für sämtliche Aspekte
    • einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen von Kautschukmischungen
    und
    • einer erfindungsgemäßen Verwendung mindestens eines Sensors zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand eines Vorrichtungsgehäuses.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand eines Vorrichtungsgehäuses, umfassend die folgenden Schritte:
    1. A) Bereitstellen oder Herstellen eines Mischwerkzeugs in einer Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben,
    2. B) Mischen einer Kautschukmischung mit dem Mischwerkzeug in dem Vorrichtungsgehäuse
      und
    3. C) Einmaliges, mehrmaliges oder kontinuierliches Messen des Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses während des Mischens einer Kautschukmischung.
  • Bevorzugt ist ein Verfahren wie vorstehend beschrieben, zusätzlich umfassend den folgenden Schritt:
    • Installieren des Mischwerkzeugs in einem Vorrichtungsgehäuse mit einem oder mehreren Sensoren zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses.
  • Bevorzugt ist ein Verfahren wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, zusätzlich umfassend den folgenden Schritt:
    D) Ausgeben eines Signals, wenn der in Schritt C) gemessene Abstand einen Mindestabstand überschreitet, insbesondere wenn der in Schritt C) gemessene Abstand einen der Mindestabstände wie vorstehend beschrieben überschreitet.
  • Figurenbeschreibung:
    • Figur 1:
    Querschnittsansicht auf eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Extruder-Vorrichtung, wobei die Querschnittseben parallele zur Schneckenachse verläuft;
    Figur 2:
    Querschnittsansicht auf eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Extruder-Vorrichtung, wobei die Querschnittsebene eine gemäß Figur 1 dargestellte Ebene A-A ist und somit senkrecht zur Schneckenachse verläuft.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Mischen von Kautschukmischungen in einer ersten Ausführungsform, wobei die Querschnittsebene parallel zur Schneckenachse 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 verläuft. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, welche in Figur 1 schematisch dargestellt ist, ist ein Extruder 1. Der Extruder 1 weist dabei einen Extruderzylinder 5 als Vorrichtungsgehäuse und eine Extruderschnecke 2 als Mischwerkzeug auf. Der Extruderzylinder 5 weist hierbei eine Innenwand 6, eine Auswurföffnung 18 zum Formen des gemischten und extrudierten Extrudats und eine Einwurföffnung 19 zum Füttern des Extruders 1 auf. Die Extruderschnecke 2 weist einen Schneckenkopfes 10, welches das freie Ende der Extruderschnecke 2 darstellt, und ein eingespanntes Ende 14 auf. Zudem weist die Extruderschnecke 2 eine Spitze 11 des Schneckenkopfes 10 und drei Schneckenstege 3 auf, wobei der eine Schneckensteg 3, welcher am nächsten am Schneckenkopf 10 angeordnet ist, den letzten Schneckensteg 9 der Extruderschnecke 2 darstellt. Da der in Figur 1 gezeigte Extruder 1 einen Ein-Schnecken-Extruder darstellt, ist die eine Extruderschnecke 2 auch zugleich die letzte Extruderschnecke 8.
  • Die Schneckenachse der Extruderschnecke 2 dreht sich idealerweise genau um die Drehachse 4 und bildet somit eine ideale Schneckenachse 4. Da die Extruderschnecke 2 jedoch nur in ihrem eingespannten Ende 14 in Position gehalten werden kann, kommt es vor, dass die Spitze 11 des Schneckenkopfes 10 nicht in der dargestellten Drehachse 4 liegt und die Rotationsbewegung der Extruderschnecke 2 um die Drehachse 4 einer kegelartigen Bahn folgt, wobei die Spitze des Kegels der kegelartigen Bahn am eingespannten Ende 14 der Extruderschnecke 2 liegt und die Spitze 11 des Schneckenkopfes 10 dem Umfang der kreisrunden Grundfläche des Kegels der kegelartige Bahn folgt. Die vorstehend beschriebene Rotationsbewegung entlang der kegelartige Bahn der Extruderschnecke 2 führt dazu, dass der letzte Schneckensteg 9 eine schnellere Abnutzung erfährt als die restlichen Schneckenstege 3. Zudem ist der Abstand 12 zwischen dem letzten Schneckensteg 9 und der Innenwand 6 des Extruderzylinders 5 im vorstehend genannten Falle kleiner als der Abstand zwischen den anderen Schneckenstegen 3 und der Innenwand 6.
  • Es ist insbesondere vorteilhaft mindestens zwei oder bevorzugt vier Sensoren 7 zur Überwachung des letzten Schneckensteges 9 wie in Figur 1 dargestellt anzuordnen. Diese Anordnung der Sensoren 7 ist dabei vorteilhafterweise so, dass die Messachse 13 eines Sensors 7 senkrecht zur Drehachse 4 der Extruderschnecke 2 wie in Figur 1 dargestellt verläuft. Zudem sollte die Anordnung der Sensoren 7 vorteilhafterweise so erfolgen, dass die jeweiligen Messachsen 13 in unterschiedlichen zur Drehachse 4 vertikalen Ebenen wie in Figur 1 dargestellt liegen, um den Abstand 12 zwischen dem letzten Schneckensteg 9 und der Innenwand 6 an verschiedenen Stellen des letzten Schneckenstege 9 zu messen. Der Abstand zwischen den verschiedenen vertikalen Ebenen, in denen die jeweiligen Messachsen 13 der Sensoren 7 liegen, richtet sich einerseits nach dem Durchmesser der Hauptfläche 15 des Schneckenstege 3 und andererseits nach dem Winkel ß 17, welcher durch den Normalvektor 16 und der Hauptfläche 15 aufgespannt wird. Je größer der Durchmesser der Hauptfläche 15 und je größer der Winkel ß, desto größer muss der Abstand zwischen den vertikalen Ebenen, in welchen sich die Messachsen 13 der Sensoren 7 befinden, gewählt werden. In der schematisch dargestellten Figur 1 bis gut erkennbar, welchen Effekt es auf die Misch- und Extrusionsvorgänge innerhalb des Extruderzylinder 5 hat, wenn der Abstand 12 größer wird. Die Hauptaufgaben der Extrusion Schnecke 2 ist es eine Kautschukmischung von der Einwurföffnung 19 zur Auswurföffnung 18 zu befördern und dabei die Kautschukmischung einerseits zu mischen und andererseits auf eine gewünschte Temperatur zu bringen. Der Materialfluss der Kautschukmischung sollte dabei immer in Extrusionsrichtung 20 zu der Auswurföffnung 18 erfolgen. Vergrößert sich nun der Abstand 12 zwischen einem der Schneckenstege 3 und der Innenwand 6, so kann an dieser Stelle, also zwischen einem der Schneckenstege 3 und der Innenwand 6, ein verlangsamter Materialfluss oder sogar ein Rückfluss der Kautschukmischung in die entgegengesetzte Richtung, d.h. von der Auswurföffnung 18 weg, entstehen. Dies führt nicht nur dazu, dass sich die Extrusionsgeschwindigkeit an der Auswurföffnung 18 verlangsamt, sondern auch dazu, dass die Temperatur der Kautschukmischung innerhalb des Extruderzylinders 5 von der gewünschten Temperatur abweicht. Eine einfache Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Extruderschnecke 2 würde dieses Problem nicht lösen, da zum Erreichen der gewünschten Extrusionsgeschwindigkeit an der Auswurföffnung 18 häufig eine Drehgeschwindigkeit der Extruderschnecke 2 gewählt werden müsste, welche zu hohe Temperaturen der Kautschukmischung innerhalb des Extruderzylinder 5 hervorruft und somit zu einem Qualitätsverlust des resultierenden Extrudats führt.
  • Außerdem kann ein großer Abstand 12 dazu führen, dass ein Teil der Kautschukmischung zwischen dem letzten Schneckenstege 9 oder einem anderen Schneckensteg 3 ungewollt lange verbleibt.
  • Diese Effekte können enorme Auswirkungen auf die Qualität des resultierenden Extrudats bewirken. Die vorstehend beschriebenen Auswirkungen auf den Materialfluss und die daraus resultierenden Effekte zeigen sich insbesondere dann, wenn der Abstand 12 zwischen dem letzten Schneckensteg 9 und der Innenwand 6 auftreten, da an dieser Stelle ein höherer Druck in der Kautschukmischung vorliegt als an den verbleibenden Schneckenstegen 3. Es ist daher besonders wichtig unvorteilhaft im Rahmen der vorliegenden Erfindung, das der Abstand 12 zwischen der Innenwand 6 und dem letzten Schneckensteg 3 regelmäßig oder sogar kontinuierlich gemessen wird, um die Mischwerkzeugstege 3 oder Mischwerkzeuge 2 frühzeitig auszutauschen und somit daraus resultierenden Effekte zu vermeiden.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht einer erfindungsmäßen Vorrichtung 1 zum Mischen von Kautschukmischungen in einer weiteren Ausführungsform, wobei die Querschnittsebene eine gemäß Figur 1 dargestellte Ebene A-A ist und somit senkrecht zur Schneckenachse verläuft. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, welche in Figur 1 schematisch dargestellt ist, ist ein Extruder 1. Der Extruder 1 weist dabei einen Extruderzylinder 5 mit einer Innenwand 6 als Vorrichtungsgehäuse und eine Extruderschnecke 2 als Mischwerkzeug mit einer Drehachse 4 auf. Die Extruderschnecke 2 weist zudem einen letzten Schneckensteg 9 auf. Durch den Extruderzylinder 5 ist ein Sensor 7 angeordnet, dessen Messachse 13 durch die Drehachse 4 und senkrecht zur Drehachse 4 verläuft. Der in Figur 2 schematisch dargestellte Sensor 7 misst dabei den Abstand 12 zwischen dem Sensor 7 und dem letzten Schneckenstege 9. Der Sensor 7 ist dabei ein berührungsloser Sensor 7 und ist vorteilhafterweise oberflächenbündig zur Innenwand 6 im Extruderzylinder 5 installiert.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Vorrichtung zum Mischen von Kautschukmischungen; Extruder
    2
    Mischwerkzeug; Extruderschnecke
    3
    Mischwerkzeugsteg; Schneckensteg
    4
    Drehachse des Mischwerkzeugs; ideale Werkzeugachse; ideale Schneckenachse
    5
    Vorrichtungsgehäuse; Extruderzylinder
    6
    Innenwand des Vorrichtungsgehäuses; Innenwand des Extruderzylinders
    7
    Sensor zur Überwachung eines Abstandes zwischen einem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses; berührungsloser Sensor; Wirbelstromsensor
    8
    letztes Mischwerkzeug; letzte Extruderschnecke
    9
    letzter Mischwerkzeugsteg; letzter Schneckensteg
    10
    Schneckenkopf; freies Ende der Extruderschnecke
    11
    Spitze des Schneckenkopfes
    12
    Abstand zwischen dem Mischwerkzeugsteg oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg der mindestens einen Mischwerkzeugstege und der Innenwand des Vorrichtungsgehäuses; Abstand zwischen dem letzten Schneckensteg und der Innenwand des Extruderzylinders
    13
    Messachse des berührungslosen Sensor; Messachse des Wirbelstromsensors
    14
    eingespanntes Ende der Extruderschnecke
    15
    Hauptfläche oder Fläche eines Mischwerkzeugstegs; Hauptfläche oder Fläche eines Schneckenstegs
    16
    Normalvektor einer Fläche eines Mischwerkzeugstegs; Normalvektor einer Fläche eines Schneckenstegs
    17
    Winkel ß zwischen Normalvektor einer Fläche eines Mischwerkzeugstegs und der Werkzeugachse; Winkel ß zwischen Normalvektor einer Fläche eines Schneckenstegs und der Schneckenachse
    18
    Auswurföffnung
    19
    Einwurföffnung
    20
    Extrusionsrichtung
    A-A
    zur Drehachse vertikale Ebene

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Mischen von Kautschukmischungen, umfassend
    - mindestens ein Mischwerkzeug (2) mit mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) und mit einer Werkzeugachse (4)
    und
    - mindestens ein Vorrichtungsgehäuse (5) mit Innenwand (6),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das eine Vorrichtungsgehäuse (5) mindestens einen Sensor (7) zur Überwachung eines Abstandes (12) zwischen dem einen Mischwerkzeugsteg (3) oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) der mindestens einen Mischwerkzeugstege (3) und der Innenwand (6) des Vorrichtungsgehäuses (5) umfasst.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine Mischwerkzeugsteg (3) des einen Mischwerkzeuges (2)
    - ein Mischwerkzeugsteg (3) des einen oder eines letzten Mischwerkzeugs (8) vor der Auswurföffnung (18) der Vorrichtung (1)
    oder
    - der letzte Mischwerkzeugsteg (9) vor der Auswurföffnung (18) der Vorrichtung (1)
    ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Vorrichtung eine Zahnrad-Pumpe mit mindestens einem Mischzahn eines Zahnrads, ein Extruder (1) mit mindestens einem Schneckensteg (3) einer Extruderschnecke (2) oder ein Mischer mit mindestens einem Rotorsteg eines Rotors ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der eine Sensor (7) zur Überwachung eines Abstandes (12) zwischen einem Mischwerkzeugsteg (3) oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) der mindestens einen Mischwerkzeugstege (3) und der Innenwand (6) des Vorrichtungsgehäuses (5)
    ein berührungsloser Sensor (7) ist, bevorzugt ein Ultraschallsensor oder ein Wirbelstromsensor ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das eine Vorrichtungsgehäuse (5) vier Sensoren (7) zur Überwachung eines Abstandes (12) zwischen einem Mischwerkzeugsteg (3) oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) der mindestens einen Mischwerkzeugstege (3) und der Innenwand (6) des Vorrichtungsgehäuses (5) umfasst, wobei bevorzugt die vier Sensoren (7) um die Werkzeugachse (4), besonders bevorzugt rotationssymmetrisch, angeordnet sind und/oder einer der vier Sensoren (7) jeweils eine im Vergleich zu seinen benachbarten Sensoren (7) um 90° gedrehte Messrichtung aufweist, wobei die Messrichtung bevorzugt entlang der Messachse (13) des Sensors (7) verläuft.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ein Extruder (1) mit mindestens einem Schneckensteg (3) einer Extruderschnecke (2) ist, wobei der eine Sensor (7) oder einer der mindestens einen Sensoren (7) oder die vier Sensoren (7) oder sämtliche der mindestens einen Sensoren (7)
    - am Schneckenkopf (10) der Extruderschnecke (2) angeordnet sind und/oder
    - höchstens 50 cm von der Spitze (11) des Schneckenkopfes (10) entfernt angeordnet ist, bevorzugt höchstens 20 cm, und bevorzugt mindestens 5 cm.
  7. Verwendung mindestens eines Sensors (7) zur Überwachung eines Abstandes (12) zwischen einem Mischwerkzeugsteg (3) oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) der mindestens einen Mischwerkzeugstege (3) und der Innenwand (6) eines Vorrichtungsgehäuses (5), wobei der eine oder der mindestens eine Sensor (7) bevorzugt ein Sensor wie in Anspruch 3 definiert ist.
  8. Verfahren zur Überwachung eines Abstandes (12) zwischen einem Mischwerkzeugsteg (3) oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) der mindestens einen Mischwerkzeugstege (3) und der Innenwand (6) eines Vorrichtungsgehäuses (5), umfassend die folgenden Schritte:
    A) Bereitstellen oder Herstellen eines Mischwerkzeugs (2),
    B) Mischen einer Kautschukmischung mit dem Mischwerkzeug (2) in dem Vorrichtungsgehäuse (5),
    C) Einmaliges, mehrmaliges oder kontinuierliches Messen des Abstandes (12) zwischen einem Mischwerkzeugsteg (3) oder mindestens einem Mischwerkzeugsteg (3) der mindestens einen Mischwerkzeugstege (3) und der Innenwand (6) des Vorrichtungsgehäuses (5) während des Mischens einer Kautschukmischung.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, zusätzlich umfassend den folgenden Schritt:
    D) Ausgeben eines Signals, wenn der in Schritt C) gemessene Abstand (12) einen Mindestabstand überschreitet.
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